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观紫中学不稳定斜坡稳定性计算与治理设计
摘要:采用传递系数法对边坡在天然工况、暴雨工况条件下进行了稳定性分析并作出了稳定性评价。经过经济、技术、施工难度等方面的对比,确定最终设计方案。
关键词:人工填土斜坡;稳定性分析评价;治理设计;抗滑桩
1概述
观紫中学不稳定斜坡变形区整体为阶梯状平台地形,平面形态呈不规则纺锤状,后缘以L1、L11变形裂缝为界,右侧缘以学校右侧围墙处人工填土层与残坡积粉质粘土层界线为界,左侧缘以学校外西侧人工堆砌而成的堡坎处的水沟为界,临空约3~5m;前缘以围墙外人工堆砌而成的堡坎为界,临空约5~6m。滑坡区纵向长约88m,横向宽约161m,地形总体南高北低,标高443.16~454.09m,由两级平台组成,两平台由石梯连接,两级平台高差约3.5m。第一平台即靠近变形区前缘,平台为观紫中学运动场和学生宿舍楼所在地,较平整,分布有混凝土硬化的篮球场,其余均为草坪覆盖;第二平台即靠近变形区后缘,该平台为学校食堂所在地,较平整,均已混凝土硬化。
2地质条件
2.1 地形地貌
灾害区南东侧为人工削坡形成的岩质陡壁,标高463.65-496.58m,最大高差约32.93m,顺山脊坡降(北东向)延伸;灾害区南侧、西侧及北侧原始地貌均位于一斜坡地带,地形较缓,地貌简单,受校园建设,对原始地貌都有不同程度的改造,形成了错落有致的校园地貌。
2.2 地层岩性
分布土层主要为:人工填土层:主要分布于灾害区中部教学楼和宿舍楼、北侧运动场、西侧食堂所处区域,灰褐色、灰色,松散,以粉质粘土为主,含少量碎、块石,局部含孤石,厚度分布不均,钻探揭露该层厚度3.19~5.20m;
残坡积层粉质粘土,软塑~可塑状,局部含少量角砾,该层厚度分布不均,钻探揭露厚度4.83~12.67m;
崩坡积层块碎石土,分布于坡体前缘陡壁下崩塌堆积体,松散,以块碎石土为主,含少量粉粘粒,该层厚度分布不均,厚度1.10~3.40m;
中生界侏罗系蓬莱镇组上段地层(J3p),砂质泥岩、砂岩互层。
2.3 水文地质条件
受区内地层岩性、地质构造、地形地貌及气象、水文等因素的影响和控制,区内地下水类型主要有第四系松散层孔隙潜水及基岩裂隙水,富水性与含水层分布位置、成因类型等有关. 据调查,在运动场外缘人工填土层有泉点呈浸润状顺地势低洼处向外溢出。第四系土层孔隙潜水主要受大气降水补给,顺地势低洼处排泄于附近水沟中。
3斜坡稳定性计算
3.1 基本资料
滑坡区:降雨入渗深度内以及地下水位以下,滑体自重采用饱和重度20.00kN/m3;地面与地下水浸润线之间,采用天然重度19.85kN/m3;通过对试验数据、反算值进行分析综合取值(分别以3-3'潜在滑面在暴雨工况条件下,潜在滑体完全饱水,反算得到人工填土间和人工填土与粉质粘土接触界面的C、φ值)。各潜在滑面抗剪强度参数详见表1。
3.2 计算模型
选择0—0′、1—1′、3—3′、4—4′共4条断面进行不稳定斜坡稳定性验算及推力计算。
1、据《滑坡防治工程设计与施工技术规范》(DZT0219—2006)5.1条表3判定,该不稳定斜坡工程防治等级为Ⅰ级。
2、共选取2种工况进行稳定性验算及推力计算。工况1为天然工况下的自重荷载组合,安全系数1.4;工况2为暴雨工况下的饱和自重+暴雨荷载组合,安全系数1.3。
3、变形区坡体上房屋较少,因此本次稳定性验算除0-0’剖面外,其他不考虑上部荷载对斜坡的影响。
3.3 计算结果
采用传递系数法显性解法,计算成果汇总见表1。
3.4 计算结果分析
通过定性、定量分析,观紫中学不稳定斜坡在天然工况条件下下,滑坡区斜坡均整体稳定,整体滑移的可能性较小,在暴雨工况下,0-0’、1-1’剖面图处于基本~不稳定状态。根据方案综合对比,决定采用抗滑桩治理措施。
4治理工程设计
4.1 抗滑桩设计
结合0-0’和1-1’滑坡推力计算表,将抗滑桩设在0-0‘和1-1’剖面代表的位置,滑坡推力取171.22kN/m。抗滑桩间距(中心距)6m,共布置12根,断面1.20m×2.0m,桩长10m,嵌固段深度5m。抗滑桩配筋见表4挡土板设置112@200mmφ12箍筋为双肢箍。
4.2 截排水沟设计
根据设计流量及规范要求,沿滑坡边界布置一道截水沟,纵坡降0.8%,断面采用梯形,口宽0.4m,底宽0.3m,高0.5m,沟壁保护层厚20cm,沟坡坡度1:1,采用M7.5水泥砂浆块石砌筑,截水沟分布长度约200m~250m。截水沟基础置于碎石土上,为防止地表水下渗,截水沟底部应夯实,设C15砼垫层厚10cm。
5 结语
(1)不稳定斜坡设计需详尽调查工程地质情况,结合现场综合进行治理设计;
(2)场地较缓,但人工填土层较厚,易沿填筑界面滑动;
(3)若抗滑桩在监测期间发生了位移变形超过预警值,应及时采取补救措施;
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